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ANÁLISE DA PERDA DE SOLO NA BACIA HIDROGRÁFICA DO

RIBEIRÃO DO FEIJÃO, SÃO CARLOS (SP)

Juliana Aparecida OLIVEIRA (1)

; Francisco Antônio DUPAS

(2) & Fernando das Graças

Braga da SILVA (3)

(1) Universidade Federal de Itajubá/Instituto de Recursos Naturais/Núcleo de Estudos Ambientais,

Planejamento Territorial e Geomática/Mestranda em Engenharia da Energia. Rua Casemiro Osório,

n° 717, São José. CEP: 37520-000. Pedralva, MG. Endereço eletrônico:

juaparecida_oliveira@yahoo.com.br.

(2) Universidade Federal de Itajubá/Instituto de Recursos Naturais/Coordenador do Núcleo de

Estudos Ambientais, Planejamento Territorial e Geomática. Av. BPS, n°1303, Pinheirinho.

CEP:37500-903. Itajubá, MG. Endereço eletrônico: dupas@unifei.edu.br.

(3) Universidade Federal de Itajubá/Instituto de Recursos Naturais. Av. BPS, n°1303, Pinheirinho.

CEP:37500-903. Itajubá, MG. Endereço eletrônico: fernandobraga@unifei.edu.br.

Resumo – O planejamento e controle da erosão em bacias hidrográficas são de grande interesse

para a geração de energia hidrelétrica, produção agrícola e qualidade da água dos mananciais.

Assim, este estudo determinou um conjunto de informações sobre os fatores envolvidos no processo

erosivo para a bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão, no estado de São Paulo, na grande bacia do

Tietê. Para calcular as perdas de solo, utilizou-se o modelo matemático da Equação Universal de

Perda de Solo (EUPS), que permite estimar a erosão sob as mais variadas condições de uso do solo,

declividade, comprimento de rampa, chuva e práticas conservacionistas. Os resultados da aplicação

da equação utilizando recursos do Sistema de Informações Geográficas (SIG) são apresentados em

mapas temáticos. A aplicação da EUPS permitiu prever a perda de solo da área da bacia

hidrográfica do ribeirão do Feijão e os riscos de erosão, que correspondem a uma faixa de 0 a >200

t/ha.ano. Os resultados demonstram que são necessárias medidas de caráter preventivo e corretivo

para um bom planejamento da cobertura do solo e utilização de práticas conservacionistas, com

ênfase para as áreas com maior potencial de perda de solo.

Abstract – The planning and control erosion in watersheds are of great interest for the generation of

hydropower, agricultural production and water quality of springs. Thus, this study determined a set

of information about the factors involved in erosion for River basin Bean, the state of São Paulo, in

the great basin of the Tiete. To calculate soil loss, we used the mathematical model of Equation

Universal Soil Loss (EUPS), which allows the estimation of erosion under various conditions of

land use, slope, slope length, rainfall, and conservation practices. The results of applying the

resources of the equation using Geographic Information System (GIS) are presented in thematic

maps. The application of EUPS allowed to predict soil loss from the area of River basin Bean and

the risks of erosion, which correspond to a range of 0 to> 200 t / ha.year. The results show that

measures are necessary preventive and corrective to a good planning of land cover and use of

conservation practices, with emphasis on areas with greatest potential for soil loss.

.

Palavras-chave: Sistema de Informação Geográfica, Equação Universal de Perda de Solo.

2

INTRODUÇÃO

Atualmente há um crescimento populacional extremamente desordenado, ocorrendo assim

uma utilização não racional do solo. Esse crescimento pode trazer como consequência uma maior

demanda de alimentos, aumentando a pressão de terras, e causando a exploração de áreas

inapropriadas (Miguel, 2010). Com isso, o solo pode ter sua capacidade produtiva comprometida, o

que leva a ter um conhecimento das relações entre os fatores que causam as perdas de solo e os que

permitem reduzi-las (Nóbrega et al, 2005; Moreti et al, 2003).

Por outro lado, os fenômenos erosivos são causados pela cobertura de forma desordenada do

solo (Figura 1), causando problemas de ordem ambiental e socioeconômica, tendo como

consequências redução da fertilidade dos solos, assoreamento de cursos de água, enchentes,

voçorocas, entre outros (Vieira, 2008).

FIGURA 1 - Fatores (a) ligados a erosão do solo; (b) causas da erosão; (c) interação entre eles (Lal,

2001).

A degradação do solo é um processo cíclico e biofísico agravada por fatores sócio-

econômicos e políticos. Processos físicos do solo implicam uma diminuição da estrutura do solo,

levando a um aumento na densidade do solo, a diminuição no total da macroporosidade, redução da

infiltração, aumento do escoamento superficial, e exacerbação da erosão laminar e eólica (Lal,

2001).

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Com todos esses processos erosivos, os solos, sobre os quais os homens tentam continuar

desenvolvendo suas atividades e expandindo suas cidades, estão cada vez mais degradados. Isto, em

grande parte, é devido à sua própria ação, pois o uso indiscriminado do solo, sem a mínima

preocupação com a conservação e manejo deste, faz com que áreas produtivas se degradem a ponto

de atingir estágios irreversíveis. Como exemplo, podemos citar as voçorocas extensas que ameaçam

não só áreas rurais, mas também áreas urbanas.

Na grande maioria dos estados brasileiros se constata grandes perdas de solo ocasionadas pela

erosão, tornando-se este um dos principais problemas relacionados aos recursos naturais. Ocorre um

cenário de constante deterioração, principalmente do solo e da água.

Tendo em vista os argumentos acima, segundo Ribeiro & Alves (2007) vários são os métodos

utilizados para quantificar essa perda de solo. Uma das equações utilizadas com o auxílio

computacional é a equação de EUPS (Equação Universal de Perda de Solo), a qual permite uma

análise da perda de solo levando em conta a intensidade da chuva na região, a erodibilidade dos

solos, o comprimento da encosta, o declive e as medidas de uso e conservação do solo. A aplicação

de modelos quantitativos de perda de solo foi facilitada após o desenvolvimento do Sistema de

Informação Geográfica (SIG), muito utilizado em trabalhos de simulação das condições de contorno

em bacias hidrográficas (Beskow et al., 2009).

Neste estudo avaliou-se a perda de solo da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão através da

determinação dos fatores da EUPS, com a ajuda de SIG. Esta avaliação envolveu a geologia, a

topografia, o uso e cobertura do solo que exercem uma influência na vazão, na qualidade e

quantidade de biodiversidade aquática e na composição química da região.

METODOLOGIA

Área de Estudo

A área de estudo refere-se à bacia do ribeirão do Feijão, pertencente à bacia hidrográfica do

Rio Paraná. O ribeirão do Feijão contém uma extensão de 22 km e encontra-se sob as coordenadas

22° 04’ 49,96” de latitude Sul e 47° 42’ 59,63 “ de longitude Oeste e 22° 09’ 11,79 “ de latitude Sul

e 47° 53’ 20,56” de longitude Oeste. Nasce na Serra do Cuscuzeiro, drenando os municípios de São

Carlos (51% da área total), Analândia (22% da área total) e Itirapina (27% da área total), com uma

área total de 22.864 ha, sendo afluente do Rio Jacaré-Guaçu pela margem esquerda e este afluente

do rio Tietê.

O clima da região em estudo é Tropical de Altitude, que segundo Koppen é do tipo Cwa, com

verões chuvosos e invernos secos, caracterizando seis meses quentes e úmidos e seis meses frios e

secos. As temperaturas são: máxima em torno de 26,9º e mínima 16,2º C. As variações médias entre

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os períodos da manhã e da noite são de 5º C. A precipitação pluviométrica está em torno de 1.500

mm anuais. A umidade relativa do ar é de 76% no verão e de 54% no inverno. A região encontra-se

em uma área com relevo de Cuestas, caraterizado por terrenos sedimentares com derrames

basálticos. Este relevo está caracterizado por uma região chamada de "front", onde o relevo é muito

íngreme, e o reverso, onde o terreno é mais plano e inclinado. A vegetação predominante é o

Cerrado com ocorrência de Matas de morros e matas galerias no ribeirão. A fauna da região é

composta de animais de porte variado, ocorrendo no cerrado: tamanduás (bandeira e mirim), tatus,

emas, seriemas, cascavéis, lobos-guarás, jibóias, cervos, carcarás, falcões, tucanos, muitos se

encontram em vias de extinção. Na mata há ocorrência de sucuris, micos, jararacas, antas, e muito

mais. A flora é muito variada: araucárias, bromélias, ipês, palmiteiros, angicos, barbatimão, etc

(Perez Junior, 2009).

Materiais

Foram utilizados os seguintes materiais: SIG ArcGIS , versão 9.2; Software Google Earth;

Software Global Mapper, versão 11; software Excel 2007; Mapa de uso e cobertura do solo (Cunha,

2011); Mapa de tipos de solo (Embrapa, 1981); Folhas topográficas de São Carlos - SF-23-Y-A-I-1;

Corumbataí - SF-23-Y-A-I-2, em escala 1: 50.000, editadas pelo IBGE (1971); Dados do SRTM;

Série histórica de precipitação, disponibilizada pela Agência Nacional de Águas (ANA) –

Hidroweb, referente ao período de 1978 a 2007.

Métodos

Para a realização do presente estudo efetuou-se a determinação dos fatores que compõem a

EUPS e, posteriormente, a aplicação destes aos respectivos modelos de predição do Potencial

Natural de Erosão e de Estimativa de Perda do Solo, conforme sintetizado pela Figura 2.

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FIGURA 2 - Fluxograma simplificado dos procedimentos.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Obtenção do Modelo digital de elevação (MDE)

Com relação à topografia, a área em estudo apresenta altitudes entre 693m e 1025m, sendo a

região da cabeceira a que apresenta maiores altitudes (Figura 3).

Obtenção dos Fatores da EUPS

Para o estudo o valor calculado foi considerado constante para toda a área pelo fato de não

existir dentro do limite da área estações com mais de 30 anos de observações, o que é uma condição

de entrada no modelo. Sendo assim, foi encontrado na área um valor de 7.063 MJ.mm ha-1

. h-1

.ano-

1. Segundo Carvalho (1994), o valor da erosividade é considerado médio (R de 5.000 a 7.500 MJ.

mm. ha-1

. h-1

.ano-1

).

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FIGURA 3 - Modelo Digital de Elevação da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão.

Quanto maior a série histórica mais correta é a informação, optou-se pela série pluviométrica

de janeiro de 1978 a dezembro de 2007, obtida no site da ANA, Hidroweb. Os dados obtidos estão

apresentados na Tabela 1.

TABELA 1- Precipitação média mensal (P) e Índice médio de erosividade mensal (EI).

Mês Pluviometria (mm) Erosividade (MJmm/ha.h.ano)

Jan 257 1.715

Fev 197 1.090

Mar 164 799

Abr 75 213

Mai 71 194

Jun 44 86

Jul 31 46

Ago 41 77

Set 77 220

Out 118 456

Nov 162 785

Dez 226 1.383

Média anual 1.463 7.063

Pode-se observar que a distribuição da erosividade ocorre de forma sazonal e irregular, tendo

os maiores valores entre outubro, novembro, dezembro, janeiro, fevereiro e março (Figura 4).

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FIGURA 4 - Distribuição da erosividade e precipitação média mensal.

Então, nesse período a perda de solo pode ser maior, devido ao escoamento superficial ser

bem maior em relação ao período de abril a setembro. Regiões sem uso e cobertura do solo em

relação a regiões com uso e cobertura do solo vão apresentar também maiores índices de

escoamento superficial, e com isso uma maior perda de solo.

Diante dos dados obtidos chega-se à conclusão que as perdas de solo anuais são de acordo

com o período do ano, com a estação climática e o uso e cobertura do solo.

Quanto à pedologia, a área de estudo apresenta o predomínio de Latossolo vermelho amarelo,

abrangendo 42,6% (97,32 km²) da área de estudo, e de Neossolo Quartzarênico, abrangendo 36,0%

(93,69 km²) da área de estudo (Figura 5).

FIGURA 5- Solos predominantes na bacia hidrográfica ribeirão do Feijão (Embrapa, 1981).

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Os valores de k (erodibilidade) para cada tipo de solo da bacia hidrográfica do ribeirão do

Feijão foi adotado os valores da bibliografia de Ribeiro & Alves (2007), a Tabela 2 mostra esses

valores utilizados no cálculo.

TABELA 2 - Valores de erodibilidade para cada tipo de solo.

Classes de Solos Valores de k

Nitossolo 0,011

Argissolo Vermelho Amarelo 0,046

Latossolo Vermelho Amarelo 0,020

Latossolo Vermelho 0,013

Neossolo Litólico 0,045

Hidromórfico 0,008

Neossolo Quartzarênico 0,041 Fonte: Chaves (1994).

De acordo com as classes interpretativas indicadas por Chaves (1994), os Latossolos possuem

erodibilidade média, enquanto os Neossolos possuem erodibilidade alta.

A declividade varia de 0% a aproximadamente 74%. Declividades entre 0% e 5%,

predominam na bacia hidrográfica, refletindo o relevo plano da região. Declividades acima de 10%

ocorrem na cabeceira da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão (Figura 6).

FIGURA 6 - Mapa de declividade da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão.

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Os valores do fator topográfico (LS) variam de 0 a 85 (Figura 7), sendo que os maiores

valores estão a noroeste da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão. Assim, evidencia-se um cenário

diversificado quanto à topografia, cujas planícies determinam baixos valores de LS e as vertentes,

principalmente a noroeste da bacia hidrográfica, determinam altos valores de LS.

FIGURA 7 - Mapa Fator Topográfico da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão.

O mapa de uso e cobertura do solo indicou o predomínio das áreas de pasto (38%), seguida pela

agricultura (19%) e pelo solo exposto (12%) (Figura 8).

FIGURA 8 - Uso e cobertura do solo da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão (Cunha, 2011).

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Para o cálculo dos fatores C atribuíram os valores da bibliografia de Ribeiro & Alves (2007), para

cada uso e cobertura do solo na bacia hidrográfica em estudo, apresentados na Tabela 3.

TABELA 3 - Valores de C.

Uso e cobertura do Solo C

Mata Ciliar/Encosta 0,0001

Urbano 0,000

Cerrado 0,0007

Reflorestamento 0,0001

Solo Exposto 1,000

Pastagem 0,0250

Cana de açúcar 0,3066

Laranja 0,200

Água 0,000 Fonte: Ribeiro & Alves (2007).

Para o cálculo do fator P, atribuíram os valores da bibliografia de Ribeiro & Alves (2007),

para cada uso e cobertura do solo na bacia hidrográfica em estudo, apresentados na Tabela 4.

Tabela 4 - Valores de P.

Uso e cobertura do Solo P

Mata Ciliar/Encosta 1,0

Urbano 0,8

Cerrado 1,0

mReflorestamento 0,5

Solo Exposto 1,0

Pastagem 1,0

Cana de açucar 0,5

Laranja 0,5

Água 1,0 Fonte: Ribeiro & Alves (2007).

Potencial Natural de Erosão e Estimativa de Perda de Solo

O Mapa de Potencial Natural de Erosão foi dividido em 5 classes: (0 ┤2000 t.ha-1

.ano-1

);

(2001 ┤4000 t.ha-1

.ano-1

); (4001 ┤6000 t.ha-1

.ano-1

), (6001 ┤8000 t.ha-1

.ano-1

) e (> 8000 t.ha-1

.ano-

1), conforme classificação proposta por Miguel (2010) (Figura 9).

Já para a elaboração do mapa de estimativa de Perda de Solo utilizou-se a classificação

indicada pela FAO – Food and Agriculture Organization (1967), na qual: 0 ┤10 t.ha-1

.ano-1

(perda

baixa); 11 ┤50 t.ha-1

.ano-1

(moderada); 51 ┤200 t.ha-1

.ano-1

(alta) e > 200 t.ha-1

.ano-1

(muito alta)

(Figura 10).

11

FIGURA 9 - Potencial Natural de Erosão na bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão.

FIGURA 10 - Estimativa de perda de solo na bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão.

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Pode-se observar que o tipo de solo predominante na região é o Latossolo Vermelho Amarelo

com uma perda de solo de 343,59 t/ha.ano e possui 42,6% da área total. O tipo de solo que

apresenta maior perda de solo é o Neossolo Litólico com 567,14 t/ha.ano e uma porcentagem da

área total de 6,5 %. O solo com menor perda de solo é o Hidromórfico com 45,17 t/ha.ano.

O uso e cobertura do solo que predomina na região em estudo é a pastagem, com 38% da área

total e perda de solo de 64,31 t/ha.ano. Já o uso e cobertura do solo que apresenta menor perda de

solo é o reflorestamento, com 0,14 t/ha.ano. O solo exposto apresenta a maior perda de solo com

2.252,88 t/ha.ano.

As perdas de solo nas áreas de tipos de solo diferentes são influenciadas pelos valores de K e

nas áreas de usos e coberturas do solo diferentes, a influência é dos valores de C. Essas perdas de

solo são prejudiciais ao meio ambiente, pois com a remoção do solo, os rios são assoreados

causando alterações no seu comportamento hidrológico, além da sua degradação enquanto recurso e

ecossistema.

Além dos problemas citados acima, tem-se também que a perda de solo estimada para a bacia

hidrográfica do ribeirão do Feijão pode acarretar sérios problemas para o reservatório da Usina

Hidrelétrica de Energia Ibitinga, entre eles o aumento da turbidez, a diminuição da sua vida útil,

problemas em sua operação como funcionamento das turbinas, pode afetar também a qualidade dos

seus mananciais e a produtividade agrícola existente na região. Assim, com a estimativa da perda de

solo ao longo da bacia hidrográfica em estudo, torna-se mais fácil a aplicação de medidas

preventivas para diminuir o assoreamento do reservatório e dos mananciais, e diminuir a queda da

produtividade agrícola. Conforme analisado no trabalho de Miguel (2010) ao apresentar as

consequências da perda de solo para o reservatório de água do

Departamento Nacional de Obras e Saneamento DNOS/CORSAN que abastece cerca de 40%

da cidade de Santa Maria. O reservatório vem sofrendo injeções de sedimentos desde a sua

formação em 1972 devido ao fato de encontrar-se encravado na Serra do Rebordo do Planalto.

Assim o relevo da região promove um carreamento mais significativo de material para dentro do

reservatório. Alguns estudos constatam que em aproximadamente 30 anos após a sua formação o

reservatório já havia perdido 29% de sua capacidade de armazenamento de água.

A fim de minimizar as perdas de solo nas áreas de solo exposto e pastagem, o melhor seria

fazer um reflorestamento do que o cultivo de cana de açúcar ou laranja, pois o valor de C para

reflorestamento é menor, resultando assim em uma menor perda de solo nas áreas. Isso também

diminuiria a parte de escoamento superficial, aumentando assim a infiltração nos lençóis freáticos.

Visto que a região beneficia-se muito com a água dos lençóis, pois se encontram poços que

fornecem água para áreas da bacia hidrográfica em estudo, assim se não aplicar medidas

preventivas na região, pode-se num futuro próximo esgotar a água dos lençóis freáticos.

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Além disso, para um controle dessa perda de solo em plantios de cana de açúcar e laranja

existem manejos adequados, ou seja, manejos sustentáveis, que estão sendo aplicados como: plantio

direto (uso de palha), rotação de culturas e adubo verde. A utilização desses métodos contribui para

a sustentabilidade dessas culturas. Entre os benefícios destaca-se a elevação da produtividade, o

fornecimento de nitrogênio e potássio, a melhoria da microbiota da área, melhor conservação do

solo, a redução das possibilidades de erosão, minimização da compactação por causa da diminuição

do impacto de tráfego de máquinas. Essa camada protetora é vantajosa para a fertilidade do solo.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

O modelo de perda de solo utilizado, EUPS, apresentou-se aplicável quando integrado em

sistema de informações geográficas, utilizando produtos de sistemas de sensoriamento remoto. O

modelo possibilitou identificar os locais da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão, manancial e a

montante do reservatório da Usina Hidrelétrica de Energia Ibitinga, onde ocorrem os maiores ou

menores potenciais de perdas de solo, fornecendo assim subsídios para um planejamento adequado.

A faixa que predomina na região é 0-10 com 43% de área total. Quanto ao tipo de solo,

podemos perceber que a perda de solo maior se dá nos solos que apresentam maior erodibilidade do

solo, sendo eles os argissolo, neossolo e latossolo vermelho amarelo, com um valor médio de 300

t/ha.ano. Já o uso e cobertura do solo que apresentam uma perda de solo nos temas de maior valor

para C, são os solos expostos, a pastagem, a cana de açúcar e a laranja, chegando a uma média de

600 t/ha.ano.

Com o diagnóstico da perda de solo têm-se subsídios para o planejamento de ações futuras,

em relação à cobertura e ao manejo da bacia hidrográfica do ribeirão do Feijão, manancial e a

montante do reservatório da Usina Hidrelétrica de Energia Ibitinga, usando-se para isso práticas

conservacionistas, que priorizem o desenvolvimento sustentável dessa área.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à Fapesp – Fundação de Amparo e à Pesquisa do Estado de São Paulo

pelo financiamento de bolsas e auxílios à pesquisa para o processo 98/10924-3. Ao IIE – Instituto

Internacional de Ecologia pela disponibilização dos dados. Ao NEPA -Núcleo de Estudos

Ambientais, Planejamento Territorial e Geomática (Universidade Federal de Itajubá) pelos mapas

de tipos de solo e uso e cobertura do solo da região.

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